CN109133065A - 一种夹持空心组合硅芯的卡件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹持空心组合硅芯的卡件，包括底座、卡瓣、锁紧螺母和内块，所述卡瓣安装在所述底座上，所述卡瓣为空心的锥形结构，所述锁紧螺母安装在所述卡瓣和底座连接处的外围，所述锁紧螺母含有贯通孔。所述贯通孔的侧壁下端与所述底座的外侧壁通过螺纹连接，所述贯通孔的侧壁上端与所述卡瓣的外侧壁密切贴合。所述内块位于所述卡瓣内，且所述内块的下端连接所述底座的上表面，所述内块的外侧壁与所述卡瓣的内侧壁之间保持间隙，该间隙用于放置组合硅芯。本发明提供的一种夹持空心组合硅芯的卡件，结构简单，能够夹持空心组合硅芯，使得晶体硅的沉积效率更高，缩短了沉积时间，降低了能耗。

Description

一种夹持空心组合硅芯的卡件

技术领域

本发明涉及晶体管生产领域，具体涉及一种夹持空心组合硅芯的卡件。

背景技术

晶体硅是制备半导体和光伏电池的原材料。改良西门子法和SiH4法是国际上生产晶体硅的主流技术，其主要原理为：原料气体在钟罩式还原炉内，在炽热的硅芯表面发生化学气相沉积反应生成晶体硅。硅芯的根部被夹持在卡件上，竖直安装在晶体硅还原炉内。硅芯表面积越大，沉积速度越快，整体沉积时间越短，能耗越低。

组合硅芯是由若干硅条或矩形硅芯首尾相连拼接而成，不需要拉制难度较大的空心硅芯，具有制造难度低、结晶效率高以及使用成本低的特点，适合在多晶硅领域大面积推广和应用。组合硅芯的排列形式有多种，典型的有多边形空心组合硅芯。而使用多边形空心组合硅芯可以极大地提高晶体硅还原炉沉积载体的表面积和晶硅生长效率，能够缩短整体沉积时间，降低能耗。

但是，目前晶体硅还原炉所用的硅芯夹持卡件，一套夹持卡件仅能夹持一根硅芯，不能夹持组合硅芯，使得沉积表面积小，沉积速度慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种夹持空心组合硅芯的卡件，结构简单，能够夹持组合硅芯，使得晶体硅的沉积效率更高，缩短了沉积时间，降低了能耗。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种夹持空心组合硅芯的卡件，包括底座、卡瓣、锁紧螺母和内块，所述卡瓣安装在所述底座上，所述卡瓣为空心的锥形结构，且所述卡瓣连接所述底座一端的水平截面面积大于远离底座一端的水平截面面积，所述锁紧螺母安装在所述卡瓣和底座连接处的外围，所述锁紧螺母含有贯通孔，所述贯通孔的侧壁下端与所述底座的外侧壁通过螺纹连接，所述贯通孔的侧壁上端与所述卡瓣的外侧壁密切贴合，所述卡瓣的上表面不低于所述锁紧螺母的上表面；所述内块位于所述卡瓣内，且所述内块的下端连接所述底座的上表面，所述内块的外侧壁与所述卡瓣的内侧壁之间保持间隙，该间隙用于放置组合硅芯；当组合硅芯放置于该间隙时，旋转所述锁紧螺母向下运动，使得所述卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合，从而稳定夹持组合硅芯。

进一步地，所述卡瓣为整体结构，且所述卡瓣的的上端为M个均匀分布的卡瓣开口，所述M个卡瓣开口均与所述内块之间保持间隙，所述内块为与所述卡瓣开口对应的M边形，当所述锁紧螺母向下拧紧时，所述卡瓣开口、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合；其中，M为大于1的整数。

进一步地，所述卡瓣包括N个分割体，且所述N个分割体在所述锁紧螺母的贯通孔中组合成外侧壁为锥形的卡瓣，所述N个分割体与所述内块之间均保持间隙，所述内块为与所述分割体对应的N边形，当所述锁紧螺母向下拧紧时，所述分割体、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合；其中，N为大于1的整数。

进一步地，所述卡瓣的外侧壁为圆锥体，所述贯通孔为圆形，当所述锁紧螺母向下旋转运动时，所述卡瓣、内块和底座的位置保持不变，从而使得所述卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合。

进一步地，所述卡瓣的外侧壁为棱锥体，所述贯通孔为多边形，当所述锁紧螺母向下旋转运动时，所述卡瓣随着所述锁紧螺母旋转，且所述内块和底座的位置保持不变，所述卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合进一步地，所述内块与所述底座的轴心线重合。

进一步地，所述底座和内块通过可拆卸方式连接，且所述内块为一个整体或者由A个组合体组成，其中，A为大于1的整数。

进一步地，所述内块和底座为一体结构。

进一步地，所述底座和/或内块上设有通气孔。

进一步地，所述卡瓣底部设置承台，所述承台的水平截面大于所述卡瓣的下表面，所述承台连接所述底座。

本发明的有益效果为：本发明在夹持各类空心组合硅芯时，将组合硅芯的每根竖直放置于卡瓣与内块之间，再通过螺纹旋紧底座和锁紧螺母，使卡瓣、组合硅芯根部和内块三者的接触面得以紧密结合，可以同时牢固地夹持多个组合硅芯。本发明采用内块引导每根硅芯顺利放入内块和卡瓣之间，使硅芯安装更加便利；硅芯位于内块和卡瓣之间，使硅芯与卡瓣和内块均为面接触，使硅芯在夹持和晶体硅生长过程中都很稳定，节约了成本，避免了现有技术中硅芯在夹持和生长过程中存在倾倒的风险。本发明夹持件在夹持组合硅芯过程中，使得硅芯表面不被遮挡，受热面大，使晶体硅的沉积效率更高，缩短了沉积时间，降低了能耗。

附图说明

附图1为本发明一种夹持空心组合硅芯的卡件的结构示意图。

附图2为本发明卡件夹持组合硅芯的结构示意图。

附图3为本发明底座和内块的连接关系图。

100组合硅芯，200卡瓣，220承台，300锁紧螺母，400底座，500内块，510凹槽，520凸块，700贯通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如附图1所示，一种夹持空心组合硅芯的卡件，包括底座400、卡瓣200、锁紧螺母300和内块500，底座400为柱状，卡瓣200安装在底座上，卡瓣200为空心的锥形结构，且卡瓣200连接底座400一端的水平截面面积大于远离底座400一端的水平截面面积，锁紧螺母300安装在卡瓣200和底座400连接处的外围，锁紧螺母300含有贯通孔700，贯通孔700的侧壁下端与底座的外侧壁通过螺纹连接，贯通孔700的侧壁上端与卡瓣200的外侧壁密切贴合，卡瓣200的上表面不低于锁紧螺母300的上表面；内块500位于卡瓣200内，且内块500的下端连接底座400的上表面，内块500的外侧壁与卡瓣200的内侧壁之间保持间隙，该间隙用于放置组合硅芯；当组合硅芯放置于该间隙时，旋转锁紧螺母向下运动，使得卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合，从而稳定夹持组合硅芯。

其中，作为其中一种实施方式，本发明中卡瓣是一个整体，具体的，卡瓣的上端为M个均匀分布的卡瓣开口，M个卡瓣开口均与内块之间保持间隙，内块为与卡瓣开口对应的M边形，当锁紧螺母向下拧紧时，卡瓣开口、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合；M为大于1的整数。具体地，例如，当M为4时，卡瓣的上端具有4个卡瓣开口，4个卡瓣开口均匀分布，内块也为对应的四边形，由于卡瓣是中空的形状，各个卡瓣开口之间可以保留一定的间隙，若该卡瓣对应夹持四边形的组合硅芯根部，则卡瓣开口的内侧为与内块侧面对应的面，这样就使得组合硅芯被放置在内块以及卡瓣开口之间。同样的道理，可以根据需要夹持的组合硅芯的形状，来设置卡瓣开口的分布以及形状，再根据卡瓣开口以及卡瓣的形状来设置内块的形状，总能够使得不同形状的组合硅芯被放置在不同形状的卡瓣开口以及内块之间。如此一来，每一个卡瓣开口的水平截面可以为三角形、梯形以及不同角度的弧形，而组合形成的整体卡瓣的形状优选具有圆形截面，从而使得卡瓣的下端可以更好地与锁紧螺母进行密切贴合。由于空心的硅芯组件每个硅片的长度都不会很长，也就是说卡瓣和内块与硅芯接触的面积都限制在一定的长度范围内，本发明中卡瓣上端距离锁紧螺母贯通孔的距离很短，当锁紧螺母向下拧紧时，会带动整个卡瓣包括卡瓣开口闭合，从而给到卡瓣开口、硅芯根部以及内块三者靠紧的一个力，从而使的卡瓣开口、硅芯根部以及内块紧密结合，达到夹持的目的。

作为另外一种实施方式，卡瓣是由多个部件构成的，具体的，卡瓣包括N个分割体，且N个分割体在锁紧螺母的贯通孔中组合成外侧壁为锥形的卡瓣，N个分割体与内块之间均保持间隙，内块为与分割体对应的N边形，当锁紧螺母向下拧紧时，分割体、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合；其中，N为大于1的整数。也就是说，卡瓣不是一个整体，而是由多个分割体组合而成的，并且每个分割体的形状大小都是相同的，其侧面依次摆放在一起形成整个卡瓣，每一个分割体对应内块的一个侧面，从而使得分割体内侧上部、硅芯根部和内块侧面三者进行面接触。

例如，当N为4时，卡瓣是由4个分割体组合而成的，内块也对应为四边形，该卡瓣组成的夹持件用来夹持四个硅芯组成的组合硅芯，每个分割体的内侧为与内块侧面对应的面，从而使得分割体内壁、硅芯根部以及内块侧面之间为面接触的形式。同样的道理，可以根据需要夹持的组合硅芯的形状，来设置分割体的形状，再根据分割体的形状来设置内块的形状，总能够使得不同形状的组合硅芯被放置在不同形状的卡瓣以及内块之间。如此一来，每一个分割体的水平截面形状可以为三角形、梯形以及不同角度的弧形，而组合形成的整体卡瓣的形状优选具有圆形截面，从而使得卡瓣的下端可以更好地与锁紧螺母进行密切贴合。由于空心的硅芯组件每个硅片的长度都不会很长，也就是说卡瓣和内块与硅芯接触的面积都限制在一定的长度范围内，本发明之后卡瓣上端距离锁紧螺母贯通孔的距离很短，当锁紧螺母向下拧紧时，会带动整个卡瓣中各个分割体进行紧密靠近，从而给到分割体、硅芯根部以及内块三者靠紧的一个力，从而使的分割体、硅芯根部以及内块紧密结合，达到夹持的目的。

值得说明的是，本发明中无论是整体的卡瓣或者由分割体组合的卡瓣，其整体的外侧壁为去除顶点的圆锥体或棱锥体。因为锥体中上下的宽度差可以使得锁紧螺母在向下运动的过程中，使得卡瓣整体包括上端进行收紧，从而达到稳定夹持的作用。

本发明中卡瓣外侧壁可以为棱锥体或者圆锥体。当卡瓣外侧为棱锥体时，相对应地，锁紧螺母中的贯通孔为多边形，因为卡瓣外侧壁总是要与锁紧螺母的贯通孔紧密接触的，此时，当锁紧螺母向下运动时，必然会带动卡瓣的旋转，但是由于卡瓣的下端连接底座，使得卡瓣在垂直方向上的运动受到限制。因此，当锁紧螺母向下旋转运动时，卡瓣只是随着锁紧螺母原地旋转，并没有发生垂直方向上的移动，从而使得卡瓣上端被收紧，达到稳定夹持的目的。

当卡瓣外侧为圆锥体的时候，相对应地，锁紧螺母中的贯通孔为圆形，因为卡瓣外侧壁总是要与锁紧螺母的贯通孔紧密接触。优选地，贯通孔下部与底座外侧壁上的螺纹配合，贯通孔的上部为圆台孔，与卡瓣的外侧壁相配合。当锁紧螺母向下运动时，卡瓣外侧壁与贯通孔存在滑动摩擦，因此，卡瓣并不会转动。锁紧螺母的向下运动，带动卡瓣上端的被收紧，达到稳定夹持的目的。

如附图3所示，本发明中内块500和底座400是通过可拆卸的方式连接的，具体的，在内块500和底座400的相对面上，一个面上设有凹槽510，另一个面上设有与凹槽510配合的凸块520；凹槽510和凸块520可拆卸连接；凹槽510和凸块520使内块500和底座400可拆卸连接，便于内块500的更换及本发明的检修维护；凹槽510和凸块520的连接，便于内块500中心定位，引导内块500更加的顺利安装在底座400上。本发明中内块和底座的连接方式不限于上述连接方式，只要起到两者之间准确定位即可。其中，内块可以为一个整体，直接与底座进行连接，也可以是有若干个组合体组合成的，只要能达到上述与卡瓣的内侧壁之间有能够面接触的间隙即可。

作为另外一种方式，内块500与底座400一体化制造成型；便于使用，节省安装工作时间和成本。其中，内块500的横截面为圆形、多边形或组合形状；具体根据实际使用需要以及卡瓣形状来确定。

作为本发明较佳的实施例，底座400和内块500中至少一个上设有通气孔；通气孔防止底座400与电极头端部之间的气体滞塞和受热膨胀。

作为本发明较佳的实施例，底座400上部设有外螺纹，锁紧螺母300内壁上设有与外螺纹配合的内螺纹；底座400和锁紧螺母300通过内螺纹和外螺纹可拆卸连接；贯通孔700的内壁与卡瓣200的外壁相贴合；卡瓣的外壁优选为锥形，完成硅芯的安装后，锁紧螺母300向下旋紧，使卡瓣被锁定底座400上，硅芯被锁定在卡瓣和内块500之间；此时，内块500独立，可以通过更换内块500并配套相应形式的卡瓣，夹持不同形式的多边形空心组合硅芯，使本发明适用范围更广。

作为本发明较佳的实施例，底座400底部设置有卡槽，底座400通过凹槽与晶体硅还原炉内底盘的电极头端连接；卡槽优选为锥形，也可根据实际使用需要选择其他形状，卡槽便于底座400与电极头的安装，电极头的形状与卡槽形状相配合。

作为本发明较佳的实施例，卡瓣的底部设置有承台220；卡瓣底部有承台220可以增大与底座400的接触面积，使卡瓣不易歪斜，且有较好的导电性能。值得说明的是，由于本发明中卡瓣可以为整体结构也可以是多个分割体组合而成，当卡瓣为一整体时，承台与卡瓣是一整体；当卡瓣为分割体时，每个分割体下有一承台，即承台也是有承台分割体组成的。

作为本发明较佳的实施例，夹持空心组合硅芯的卡件中各部件均由耐高温导电材料制成，优选高纯度石墨；使各部件能耐高温，不影响产品质量。

本发明不仅可用于单根矩形硅芯的夹持，还能对如多边形空心组合硅芯进行夹持。采用本发明夹持组合硅芯，增大了晶体硅还原炉沉积载体的表面积，提高了晶硅沉积效率，缩短了整体沉积时间，降低了能耗。

具体的，本发明夹持件的工作过程示意图如图2所示，卡瓣200由4个分割体组成，本发明夹持四边形空心组合硅芯100时，卡瓣放置于内块500四周，分割体与内块500之间的间隙足够安装硅芯；内块500置于底座400上，通过两者之间的凹槽510和凸块520中心定位；锁紧螺母从上向下，从中心贯通孔700穿过卡瓣将组合硅芯，按图2的形式竖直安装于卡瓣的四个分割体与内块之间的间隙内。通过底座400和锁紧螺母上的螺纹，向下旋紧，使锁紧螺母上部贯通孔700的与卡瓣外壁锥面贴合并压紧，使卡瓣四个分割体向内夹紧，从而使组合硅芯得以稳固的安装在卡件上；底座400通过锥形的卡槽，与晶体硅还原炉底盘上的电极头端部紧密接触。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，包括底座、卡瓣、锁紧螺母和内块，所述卡瓣安装在所述底座上，所述卡瓣为空心的锥形结构，且所述卡瓣连接所述底座一端的水平截面面积大于远离底座一端的水平截面面积，所述锁紧螺母安装在所述卡瓣和底座连接处的外围，所述锁紧螺母含有贯通孔，所述贯通孔的侧壁下端与所述底座的外侧壁通过螺纹连接，所述贯通孔的侧壁上端与所述卡瓣的外侧壁密切贴合，所述卡瓣的上表面不低于所述锁紧螺母的上表面；所述内块位于所述卡瓣内，且所述内块的下端连接所述底座的上表面，所述内块的外侧壁与所述卡瓣的内侧壁之间保持间隙，该间隙用于放置组合硅芯；当组合硅芯放置于该间隙时，旋转所述锁紧螺母向下运动，使得所述卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合，从而稳定夹持组合硅芯。

2.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述卡瓣为整体结构，且所述卡瓣的的上端为M个均匀分布的卡瓣开口，所述M个卡瓣开口均与所述内块之间保持间隙，所述内块为与所述卡瓣开口对应的M边形，当所述锁紧螺母向下拧紧时，所述卡瓣开口、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合；其中，M为大于1的整数。

3.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述卡瓣包括N个分割体，且所述N个分割体在所述锁紧螺母的贯通孔中组合成外侧壁为锥形的卡瓣，所述N个分割体与所述内块之间均保持间隙，所述内块为与所述分割体对应的N边形，当所述锁紧螺母向下拧紧时，所述分割体、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合；其中，N为大于1的整数。

4.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述卡瓣的外侧壁为圆锥体，所述贯通孔为圆形，当所述锁紧螺母向下旋转运动时，所述卡瓣、内块和底座的位置保持不变，从而使得所述卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合。

5.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述卡瓣的外侧壁为棱锥体，所述贯通孔为多边形，当所述锁紧螺母向下旋转运动时，所述卡瓣随着所述锁紧螺母旋转，且所述内块和底座的位置保持不变，所述卡瓣、组合硅芯根部和内块之间的接触面得以紧密结合。

6.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述内块与所述底座的轴心线重合。

7.根据权利要求6所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述底座和内块通过可拆卸方式连接，且所述内块为一个整体或者由A个组合体组成，其中，A为大于1的整数。

8.根据权利要求6所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述内块和底座为一体结构。

9.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述底座和/或内块上设有通气孔。

10.根据权利要求1所述的一种夹持空心组合硅芯的卡件，其特征在于，所述卡瓣底部设置承台，所述承台的水平截面大于所述卡瓣的下表面，所述承台连接所述底座。